配煤法制备压块炭工艺研究

任改玲（大同煤业金鼎活性炭有限公司，山西 大同 037000）

煤基活性炭主要分为原煤破碎活性炭、压块破碎颗粒活性炭（以下简称“压块炭”）及柱状活性炭。其中压块炭生产工艺由于其原料范围广、生产能力大、产品机械性能强、吸附性能好且稳定、生产过程相对清洁等优点，在我国活性炭制备领域得到越来越多的应用[1-2]。

活性炭的孔结构是其起到吸附、分离作用的关键因素，不同的应用途径对活性炭孔结构有着不同的要求[3]。解炜[4]等研究了大同煤中配入无烟煤及褐煤后对活性炭孔结构发育的影响规律。查春梅[5]等以长焰煤为原料，采用预氧化-活化工艺制备出比表面积达1241.5m2/g的活性炭。本实验以新疆长焰煤为主，配以比利时粘结性烟煤，采用水蒸气活化法，探索压块法制备具有较高糖蜜值的压块炭工艺。

1 试验

1.1 试验煤样

实验用煤选用新疆长焰煤（XJ）及比利时粘结性烟煤（BLS），其工业分析见表1。

表1 煤样的工业分析

1.2 活性炭的制备

1）配煤方案

新疆长焰煤无粘结性，无法直接用压力机压块成型，因此在原料中配入5%煤沥青进行压块试验。利用新疆煤与比利时煤按100:0、70:30及50:50进行不同质量配比试验。

2）制备工艺

每次试验将原料煤按确定的比例充分混合后，配入5%煤沥青，放入球磨机内进行磨粉，待煤粉325 目通过率达90%以上，将煤粉从球磨机中卸出加入压块机内，在30MPa 成型压力下压制成约Φ20mm×10.5mm胶囊状，自然风干后将物料块破碎至5～13mm的不规则颗粒。

利用ST-50 型炭化炉和SH-50 型大肚管式活化炉分别开展物料的炭化和活化过程，装置如图1所示。

煤基活性炭的炭化过程控制理论已经发展的非常成熟，可通过升温速率和炭化终温的控制保证以固相炭化为主，形成石墨化程度较低的炭化料[6-7]。为了更贴合工业生产实际，炭化过程在180℃左右进料，以3.5℃/min的升温速率升至600℃并恒温30min。

水蒸气与炭的活化反应温度是750～950℃，活化条件对活性炭孔隙结构的影响也已被人们普遍研究[8,9]。在活化终温为930℃，水蒸气通入量为2.4mL/(g·h)条件下进行活化，活化时间为150min。

1.3 样品表征

根据GB/T7702《煤质颗粒活性炭试验方法》相关规定测定活性炭样品的碘值和亚甲蓝值。

2 试验结果与结论

2.1 配煤对压块炭性能的影响

XJ煤与BLS煤在不同质量配比（100:0、70:30及50:50）条件下，制得的压块炭性能测试结果见表2。

表2 不同配比煤样制得的压块炭性能测试结果

由表2可知，随着比利时煤配入量的增加，活性炭的糖蜜值呈现先增加后趋于平缓的趋势。碘吸附值主要衡量活性炭微孔（2nm 以下）的发达程度，而亚甲基蓝吸附值可衡量中孔（2-50nm）的发达程度，糖蜜值是指能进入活性炭的最小孔径为2.8nm[10]。相较于XJ 煤与BLS 煤质量比为70:30 和50:50 来说，纯XJ 煤制得的压块炭的平均孔径更小一些，且小于2nm，代表活性炭的孔隙分布以微孔为主，直观表现就是活性炭的碘值及比表面积大。当XJ 煤与BLS 煤质量比为70:30 时，活性炭的糖蜜值达到209，平均孔径为2.12nm，处于中孔范围，亚甲蓝值及糖蜜值均达到高值。并且强度为96.6%，大于国标要求的95%。

2.2 验证实验

由上述实验可知，随着比利时煤配入量的增加，活性炭的糖蜜值先增加明显，当配入量达30%后趋于平缓。为了验证30%处是否为转折点，选择XJ 煤与BLS 煤质量比为75:25 依照上述方法进行试验。制得的活性炭的糖蜜值为200，说明当XJ煤与BLS煤质量比为70:30时是制备高糖蜜值压块炭的最佳工艺条件。

3 结语

以新疆长焰煤和比利时粘结性烟煤为原料，分别按照质量比100:0、70:30 和50:50 进行试验，制备具有较高糖蜜值的压块炭。结果表明：当比利时煤配入量为30%时，制得的压块炭的综合性能最佳，其碘值为1052mg/g，亚甲蓝值为225mg/g，糖蜜值为209，强度为96.6%。